[發明專利]機器人手爪及其控制方法

在審

• 申請號: 201310455926.5
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103895010A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 李碩遠;梁佑誠
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/18
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

相關申請的交叉引用

本申請基于35U.S.C.§119(a)要求在2012年12月27日提交的韓國專利申請號10-2012-0154474的優先權的權益，該申請的全部內容并入本文以作參考。

技術領域

本公開涉及機器人手爪和控制機器人手爪的方法，當操作重心不明的未知物體時，該機器人手爪可以通過計算從待舉物體的重心到安裝在手爪上的具有2-軸傳感器的手臂的接觸點的距離，選擇新的接觸點，重復抓握物體并計算垂直分力和水平分力來確定穩定性。

背景技術

機器人手爪用于抓握和移動物體。雙手臂機器人試圖抓握和舉起物體且物體重心位于兩手臂間的中心位置。然而，機器人手爪難以穩定地保持較重或較長的物體。在工業領域中用于抓握物體的機器人可能由于滑落物體而引發事故。因此，需要開發一種能夠（例如通過在抓握時使用傳感器）在抓握過程中確定穩定性的方法，從而防止此類事故。

KR10-2012-0069923A，題為“WALKING?ROBOT?AND?METHOD?FOR?CONTROLLING?BALANCING?THE?SAME（步行機器人和控制其平衡的方法）”公開了步行機器人和用于控制機器人平衡的方法，用于控制通過扭矩伺服操作關節的步行機器人的穩定平衡。通過計算虛擬重力加速度、利用機器人的重心并計算重力補償扭矩，從而根據所計算的虛擬重力加速度將力從施加至連桿（link），即使在有外部變化包括來自外部的任何力和地面傾斜度的情況下，其也能夠保持直立姿勢和期望的上體角。此外，即使在沒有關于地面傾斜方向和傾斜度的信息的條件下，機器人也能夠保持相對于重力方向的直立姿勢，并且即使機器人所站立的地面逐漸傾斜，也能在改變踝關節角度的同時保持上體姿勢和腿部穩定。然而，即使使用本方法，也難以估計未知物體抓握中的穩定性，因此，這種技術對于本工業領域中的機器人是必然需要的。

以上提供的描述是本公開的現有技術，用于幫助理解本公開的背景。

發明內容

根據本公開的實施方式，提供如下的機器人手爪，其包含兩個機器人手臂、布置在兩個機器人手臂各自的端部的上接觸部和下接觸部。在抓握物體時，上接觸部和下接觸部與物體的頂部和底部接觸。上接觸部和下接觸部形成具有預定半徑的半球形。上接觸部和下接觸部上安裝有傳感器單元。在抓握物體時，傳感器單元測量施加至上接觸部或者下接觸部的垂直力或者水平力。提供控制單元，其被配置為在抓握物體時，利用手臂端部間的垂直和水平距離以及由傳感器單元測得的垂直分力，確定物體重心是否位于手臂端部間的中心位置。

根據本公開的另一個實施方式，提供控制機器人手爪的方法。機器人手爪包含兩個機器人手臂、布置在兩個機器人手臂各自的端部的上接觸部和下接觸部。在抓握時，上接觸部和下接觸部與物體的頂部和底部接觸。上接觸部和下接觸部形成具有預定半徑的半球形。上接觸部和下接觸部上安裝有傳感器單元。在抓握物體時，傳感器單元測量施加至上接觸部或者下接觸部的垂直力或者水平力。提供控制單元，其被配置為在抓握物體時，利用手臂端部間的垂直和水平距離以及由傳感器單元測得的垂直分力，確定物體重心是否位于手臂端部間的中心位置。該方法包括抓握物體和根據手臂端部的垂直和水平距離測量物體的傾斜角。利用物體傾斜角以及由傳感器單元所測量的垂直分力，計算從物體重心到手臂端部的水平距離。

致力于解決所述問題而做出本公開，本公開的目的是提供這樣的機器人手爪，當操作重心不明的物體時，其能夠通過計算從物體重心到手爪上安裝有2-軸傳感器的接觸點的距離，選擇新的接觸點，重復抓握和計算與重心的距離，并計算垂直分力和水平分力，由此確定穩定性。本公開的另一個目的是控制機器人手爪的方法。

在本公開的某些實施方式中，當重心并不位于手臂端部間的中心位置時，控制單元確定物體與上接觸部或者下接觸部之間的摩擦力并比較摩擦力和水平分力。

在本公開的某些實施方式中，本公開的控制機器人手爪的方法包括：抓握物體；根據手臂端部的垂直和水平距離，測量物體的傾斜角；以及利用物體傾斜角以及由傳感器單元所測量的垂直分力，計算從物體重心到手臂端部的水平距離。

在某些實施方式中，計算處理還包括確定水平力是否相等。

在某些實施方式中，確定過程還包括當水平距離不相等時，計算物體與上接觸部或者下接觸部之間所產生的摩擦力。

在某些實施方式中，計算處理利用物體的傾斜角和由傳感器單元所測量的垂直和水平分力來確定垂直和水平分力，并利用垂直分力提取摩擦力。